一种镁合金表面高耐蚀陶瓷膜制备方法

1、说 明 书 摘 要本发明公开了一种镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀陶瓷膜的方法，该方法采用锆盐体系溶液作为电解液，将镁合金置于电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，电解液的温度控制在050，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为550Hz，占空比为5%30%，在电压160V300V之间处理2min10min，即在镁合金表面原位生长一层均匀、致密的含有非晶相的陶瓷膜。采用本发明的方法可以快速在镁合金表面获得致密的，非晶相含量较高的陶瓷膜，有效提高了镁合金的耐蚀性。摘 要 附 图权 利 要 求 书1、一种镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀陶瓷膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）以水为溶剂配

2、制锆盐体系溶液，（电解液内容）然后将锆盐体系溶液置于电解槽中静置24h后作为电解液；（2）将待处理的镁合金置于步骤（1）所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，电解液的温度控制在050，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为550Hz，占空比为为15%，在电压为160V300V的条件下恒压处理2min10min，即在镁合金表面原位生长一层均匀、致密的，含有非晶相的陶瓷膜。2、根据权利要求1所述的镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相陶瓷膜的方法，其特征在于，步骤（1）中所述锆盐为氢氧化锆、碳酸锆、锆氟酸铵或锆硅酸钠。3、根据权利要求1所述的镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相陶瓷膜的方法，其特征

3、在于，步骤（2）中所述微弧氧化电源为直流脉冲电源。4、根据权利要求1所述的镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相陶瓷膜的方法，其特征在于非晶相含量可控。说 明 书一种镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀陶瓷膜的方法技术领域本发明属于微弧氧化处理技术领域，具体涉及一种镁合金表面微弧氧化制备高耐蚀陶瓷膜的方法。背景技术镁合金是实际应用中最轻的金属结构材料(其密度是钢铁的1/4,镁的2/3 ) ,它具有比重轻，比强度和比刚度高，阻尼减震性强、导热性能好、抗冲击性能好、电磁屏蔽能力强、容易回收利用等一系列优点，被誉为“21世纪最有发展潜力的绿色工程材料”。作为新一代绿色、高强、轻质的金属结构材料，镁合金在汽车工业、

4、航空航天、武器装备、以及计算机、通信产品及消费类3C电子产品领域具有一些其他材料无法比拟的优势。但是镁合金的化学和电化学活性高，耐蚀性能极差。在大气中镁合金零件表面生成的氧化膜疏松多孔，极易发生大气腐蚀和接触腐蚀。此外，大多数镁合金质地柔软，硬度较低，表现出较差的耐磨性，这些都大大限制了其在民用和国防领域的应用。事实证明，防止镁合金腐蚀和磨损最有效、最简便的方法是对其进行表面处理。目前国内外应用的镁合金表面处理方法主要包括化学转化、阳极氧化、微弧氧化处理、电镀/化学镀、有机物涂层、激光表面改性、气相沉积和表面渗层处理等。其中微弧氧化(MAO)技术，是在普通阳极氧化的基础上发展起来的一种表面处理

5、新技术。应用该技术可以在Al, Mg, Ti等金属表面原位生长一层陶瓷薄膜。通过对工艺过程进行控制，可以使生成的陶瓷膜具有优异的耐磨和耐蚀性能，较高的硬度和绝缘电阻。与其它同类技术相比，膜层的综合性能有较大提高，且工艺简单，易操作，处理效率高，现已成为轻质合金表面工程发展的一个重要方向。但是，镁合金微弧氧化膜存在许多固有缺陷，在腐蚀环境中耐蚀性较差，涂层的防腐作用和寿命大大降低。微弧氧化膜虽然对镁合金的自然腐蚀有一定的保护作用，但却对镁合金的电偶腐蚀没有保护作用，而含非晶相的陶瓷膜具有较好的耐电偶腐蚀特性。因此，制备含有非晶相的陶瓷膜很有必要。现有的技术和工艺为在高纯镁表面通过微弧氧化技术制备

6、生物陶瓷膜的方法，涉及的专利为一种高纯镁医用植入物及其生产方法，专利公开号为102727932A，其在高纯镁的基体表面通过微弧氧化处理形成一层还有非晶Ca和P的生物陶瓷涂层，其缺点在于所用基体以及预处理要求较高，纯镁的成本高，物理及化学性能不及镁合金，且微弧氧化所需时间较长，膜层中非晶相含量不够高，非晶相含量不可控。因此开发一种新技术在镁合金表面通过微弧氧化制备高耐蚀的陶瓷膜，从而降低成本，提高效率，将会极大地推动微弧氧化技术在镁合金关键零部件表面防护方面的实际推广应用。发明内容本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相陶瓷膜的方法。采用本发

7、明工艺参数，可以快速在镁合金表面获得致密的，非晶相含量较高且可控的高耐蚀陶瓷膜，此方法具有高效、节能的优点。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种镁合金表面微弧氧化制备含有非晶相陶瓷膜的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）以水为溶剂配制锆盐体系溶液，（电解液内）容然后将锆盐体系溶液置于电解槽中静置24h后作为电解液；（2）将待处理的镁合金置于步骤（1）所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，电解液的温度控制在1050，设定微弧氧化电源为恒压工作方式，调节脉冲频率为550Hz，占空比为5%30%，在电压为160V300V的条件下恒压处理5min，然，即在镁合金表面原位生长一层均

8、匀、致密的，含有非晶相的陶瓷膜。上述步骤（1）中所述锆盐为碳酸锆和氟锆酸钾。上述步骤（2）中所述微弧氧化电源为直流脉冲电源。上述步骤（2）中所述占空比为15%。本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明通过在改善电解液中成分含量，使制备出的镁合金微弧氧化陶瓷膜中非晶相含量较高的陶瓷膜，以提高陶瓷膜的耐蚀性。制备的陶瓷膜在未进行封孔后处理时，经测试极化曲线可得，电极电位升高，腐蚀电流减小。 2、本发明处理工艺获得的陶瓷膜中含有丰富的非晶相，且非晶相的含量可控。3、采用本发明工艺参数，可以快速在镁合金表面获得致密的，含有非晶相的陶瓷膜，该陶瓷膜层的生长速度高，此方法具有高效、节能的优点。4、本发明的

9、处理工艺对镁合金的材质、形状、尺寸等无特殊要求，凡是浸没在电解液中的镁合金，微弧氧化处理后均可在表面获得均匀、致密的陶瓷膜，因此该工艺具有良好的通用性。下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为普通镁合金打磨掉氧化膜的外观图。图2为使用普通电解液微弧氧化处理后的镁合金的外观图。图3为本发明实施例1微弧氧化处理后的镁合金的外观图。图4为本发明实施例2微弧氧化处理后的镁合金的外观图图5为本发明实施例1所得试样进行电位极化测量所得极化曲线图。图6为本发明实施例2所得试样进行电位极化测量所得极化曲线图。图7为本发明实施例3所得试样进行电位极化测量所得极化曲线图。图8为本

10、发明实施例3所得试样进行x射线衍射检测所得图谱。具体实施方式实施例1（1）以水为溶剂配制锆盐体系溶液，每升锆盐体系溶液中含锆盐10g，六偏磷酸钠10g，磷酸二氢钠2g，柠檬酸钠1g，缓蚀剂，调节锆盐体系溶液的pH值为78，然后将锆盐体系溶液置于电解槽中静置24h后作为电解液；所述锆盐为碳酸锆；（2）将待处理的镁合金置于步骤（1）所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为10，设定微弧氧化电源（直流脉冲电源）为恒压工作方式，调节脉冲频率为550Hz，占空比为15%，将电压瞬间升至180V的条件下恒压处理5min，即在镁合金表面原位生长一层均匀、致密的，含有非晶相的陶瓷膜。（3）将

11、处理后的试样进行检测，按照GB/T24196-2009金属和合金的腐蚀电化学试验方法恒电位和动电位极化测量导则，在IM6e电化学工作站上，待测试样为工作电极，铂金电极为辅助电极，饱和甘汞电极为参比电极，扫面速率为0. 5mv/s，放入37的hank s溶液体系中，用tafel恒电位动态极化法测量涂层的电化学腐蚀电位和腐蚀电流，测量结果如下:腐蚀电位不小于-1. 4mv,腐蚀电流从10-5A降低至110-6A110-9A,说明本发明方法制作出来的陶瓷膜层的耐蚀性能、耐磨性大大提高。图1是普通镁合金的外观图，从图中可以看出，普通镁合金表面具有金属光泽；图2是普通电解液微弧氧化后的镁合金；图3是本实

12、施例微弧氧化处理后的镁合金的外观图，从图中可以看出本实施例微弧氧化处理后的镁合金表面金属光泽消失，陶瓷膜色泽均匀；图5是本发明实施例1微弧氧化处理后的镁合金试样进行电极电位检测所得曲线图，从图中可以看出其腐蚀电位不低于 -1. 4mv 腐蚀电流从10-5A降低至110-6A。 实施例2本实施例的制备方法与实施例1相同，其中不同之处在于：所述锆盐为氢氧化锆、碳酸锆、锆氟酸铵或锆硅酸钠。使用电压为200V，处理时间为5min。本实施例通过在使用特定的电解液，使制备出的镁合金微弧氧化陶瓷膜中含有非晶相复合陶瓷，以提高陶瓷膜的耐蚀性，图6是本发明实施例1微弧氧化处理后的镁合金试样进行电极电位检测所得曲

13、线图，从图中可以看出试样的腐蚀电位为-1.056mv，腐蚀电流从110-5A降到110-7A。实施例3（1）以水为溶剂配制锆盐体系溶液，每升锆盐体系溶液中含锆盐12g，六偏磷酸钠12g，磷酸二氢钠3g，柠檬酸钠1g，氟化氢铵6g，调节锆盐体系溶液的pH值为67，然后将锆盐体系溶液置于电解槽中静置24h后作为电解液；所述锆盐为碳酸氧锆；（2）将待处理的镁置于步骤（1）所述电解液中作为阳极，不锈钢板作为阴极，控制电解液的温度为30，设定微弧氧化电源（直流脉冲电源）为恒压工作方式，调节脉冲频率为550Hz，占空比为15%，在电压为220V的条件下恒压处理5min，即在镁表面原位生长一层均匀、致密的，含有非晶相的复合陶瓷膜。本实施例通过在使用特制的电解液，使制备出的镁微弧氧化陶瓷膜中含有非晶相复合陶瓷，图7是本发明实施例2微弧氧化处理后的镁合金试样进行电极电位检测所得曲线图，从图中可以看出所得试样的腐蚀电